Mixer编程(转载)

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声卡上的混音器由多个混音通道组成，它们可以通过驱动程序提供的设备文件/dev/mixer进行编程。对混音器的操作是通过ioctl系统调用来完成的，并且所有控制命令都由SOUND_MIXER或者MIXER开头，表1列出了常用的几个混音器控制命令：

表1 混音器命令

对声卡的输入增益和输出增益进行调节是混音器的一个主要作用，目前大部分声卡采用的是8位或者16位的增益控制器，但作为程序员来讲并不需要关心这些，因为声卡驱动程序会负责将它们变换成百分比的形式，也就是说无论是输入增益还是输出增益，其取值范围都是从0到100。在进行混音器编程时，可以使用SOUND_MIXER_READ宏来读取混音通道的增益大小，例如在获取麦克风的输入增益时，可以使用如下的代码：

int vol; ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol); printf("Mic gain is at %d %%\n", vol);

对于只有一个混音通道的单声道设备来说，返回的增益大小保存在低位字节中。而对于支持多个混音通道的双声道设备来说，返回的增益大小实际上包括两个部分，分别代表左、右两个声道的值，其中低位字节保存左声道的音量，而高位字节则保存右声道的音量。下面的代码可以从返回值中依次提取左右声道的增益大小：

int left, right; left = vol & 0xff; right = (vol & 0xff00) >> 8; printf("Left gain is %d %%, Right gain is %d %%\n", left, right);

类似地，如果想设置混音通道的增益大小，则可以通过SOUND_MIXER_WRITE宏来实现，此时遵循的原则与获取增益值时的原则基本相同，例如下面的语句可以用来设置麦克风的输入增益：

vol = (right << 8) + left; ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);

在编写实用的音频程序时，混音器是在涉及到兼容性时需要重点考虑的一个对象，这是因为不同的声卡所提供的混音器资源是有所区别的。声卡驱动程序提供了多个ioctl系统调用来获得混音器的信息，它们通常返回一个整型的位掩码（bitmask），其中每一位分别代表一个特定的混音通道，如果相应的位为1，则说明与之对应的混音通道是可用的。例如通过SOUND_MIXER_READ_DEVMASK返回的位掩码，可以查询出能够被声卡支持的每一个混音通道，而通过SOUND_MIXER_READ_RECMAS返回的位掩码，则可以查询出能够被当作录音源的每一个通道。下面的代码可以用来检查CD输入是否是一个有效的混音通道：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask); if (devmask & SOUND_MIXER_CD) printf("The CD input is supported");

如果进一步还想知道其是否是一个有效的录音源，则可以使用如下语句：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask); if (recmask & SOUND_MIXER_CD) printf("The CD input can be a recording source");

目前大多数声卡提供多个录音源，通过SOUND_MIXER_READ_RECSRC可以查询出当前正在使用的录音源，同一时刻能够使用几个录音源是由声卡硬件决定的。类似地，使用SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以设置声卡当前使用的录音源，例如下面的代码可以将CD输入作为声卡的录音源使用：

devmask = SOUND_MIXER_CD; ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_DEVMASK, &devmask);

此外，所有的混音通道都有单声道和双声道的区别，如果需要知道哪些混音通道提供了对立体声的支持，可以通过SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS来获得。

下面给出一个利用声卡上的DSP设备进行声音录制和回放的基本框架，它的功能是先录制几秒种音频数据，将其存放在内存缓冲区中，然后再进行回放，其所有的功能都是通过读写/dev/dsp设备文件来完成的：

/* * sound.c */

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define LENGTH 3 /* 存储秒数 */

#define RATE 8000 /* 采样频率 */

#define SIZE 8 /* 量化位数 */

#define CHANNELS 1 /* 声道数目 */

/* 用于保存数字音频数据的内存缓冲区 */

unsigned char buf[LENGTH*RATE*SIZE*CHANNELS/8];

int main()

{

int fd; /* 声音设备的文件描述符 */

int arg; /* 用于ioctl调用的参数 */

int status; /* 系统调用的返回值 */

/* 打开声音设备 */

fd = open("/dev/dsp", O_RDWR);

if (fd < 0) { perror("open of /dev/dsp failed"); exit(1); }

/* 设置采样时的量化位数 */

arg = SIZE;

status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_BITS, &arg);

if (status == -1) perror("SOUND_PCM_WRITE_BITS ioctl failed");

 if (arg != SIZE) perror("unable to set sample size");

/* 设置采样时的声道数目 */

arg = CHANNELS; status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS, &arg);

if (status == -1) perror("SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS ioctl failed");

if (arg != CHANNELS) perror("unable to set number of channels");

/* 设置采样时的采样频率 */

arg = RATE; status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_RATE, &arg);

if (status == -1) perror("SOUND_PCM_WRITE_WRITE ioctl failed");

/* 循环，直到按下Control-C */

while (1)

{

printf("Say something:\n");

status = read(fd, buf, sizeof(buf));

/* 录音 */

if (status != sizeof(buf)) perror("read wrong number of bytes"); printf("You said:\n");

status = write(fd, buf, sizeof(buf));

/* 回 * if (status != sizeof(buf))

下面再给出一个对混音器进行编程的基本框架，利用它可以对各种混音通道的增益进行调节，其所有的功能都是通过读写/dev/mixer设备文件来完成的：

/* * mixer.c */

#include

#include

#include

#include

#include

#include

/* 用来存储所有可用混音设备的名称 */

const char *sound_device_names[] = SOUND_DEVICE_NAMES;

int fd; /* 混音设备所对应的文件描述符 */

int devmask, stereodevs; /* 混音器信息对应的位图掩码 */

char *name; /* 显示命令的使用方法及所有可用的混音设备 */

void usage()

{ int i;

 fprintf(stderr, "usage: %s \n" " %s \n\n" "Where is one of:\n", name, name);

for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++) if ((1 << i) & devmask)

/* 只显示有效的混音设备 */

fprintf(stderr, "%s ", sound_device_names[i]);

fprintf(stderr, "\n");

exit(1);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

int left, right, level; /* 增益设置 */

int status; /* 系统调用的返回值 */

int device; /* 选用的混音设备 */

char *dev; /* 混音设备的名称 */

int i; name = argv[0];

 /* 以只读方式打开混音设备 */

fd = open("/dev/mixer", O_RDONLY);

if (fd == -1)

{ perror("unable to open /dev/mixer"); exit(1); }

/* 获得所需要的信息 */

status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);

if (status == -1) perror("SOUND_MIXER_READ_DEVMASK ioctl failed"); status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS, &stereodevs);

if (status == -1) perror("SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS ioctl failed");

/* 检查用户输入 */

if (argc != 3 && argc != 4) usage();

/* 保存用户输入的混音器名称 */

dev = argv[1];

/* 确定即将用到的混音设备 */

for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++)

if (((1 << i) & devmask) && !strcmp(dev, sound_device_names[i])) break; if (i == SOUND_MIXER_NRDEVICES)

 { /* 没有找到匹配项 */ fprintf(stderr, "%s is not a valid mixer  device\n", dev); usage();

 }

/* 查找到有效的混音设备 */

device = i; /* 获取增益值 */

if (argc == 4)

{ /* 左、右声道均给定 */ left = atoi(argv[2]); right = atoi(argv[3]); } else { /* 左、右声道设为相等 */ left = atoi(argv[2]); right = atoi(argv[2]); } /* 对非立体声设备给出警告信息 */ if ((left != right) && !((1 << i) & stereodevs)) { fprintf(stderr, "warning: %s is not a stereo device\n", dev); } /* 将两个声道的值合到同一变量中 */ level = (right << 8) + left; /* 设置增益 */ status = ioctl(fd, MIXER_WRITE(device), &level); if (status == -1) { perror("MIXER_WRITE ioctl failed"); exit(1); } /* 获得从驱动返回的左右声道的增益 */ left = level & 0xff; right = (level & 0xff00) >> 8; /* 显示实际设置的增益 */ fprintf(stderr, "%s gain set to %d%% / %d%%\n", dev, left, right); /* 关闭混音设备 */ close(fd); return 0; }

编译好上面的程序之后，先不带任何参数执行一遍，此时会列出声卡上所有可用的混音通道：

[xiaowp@linuxgam sound]$ ./mixer usage: ./mixer ./mixer Where is one of: vol pcm speaker line mic cd igain line1 phin video

之后就可以很方便地设置各个混音通道的增益大小了，例如下面的命令就能够将CD输入的左、右声道的增益分别设置为80%和90%：

[xiaowp@linuxgam sound]$ ./mixer cd 80 90 cd gain set to 80% / 90%

随着Linux平台下多媒体应用的逐渐深入，需要用到数字音频的场合必将越来越广泛。虽然数字音频牵涉到的概念非常多，但在Linux下进行最基本的音频编程却并不十分复杂，关键是掌握如何与OSS或者ALSA这类声卡驱动程序进行交互，以及如何充分利用它们提供的各种功能，熟悉一些最基本的音频编程框架和模式对初学者来讲大有裨益。